開發(fā)與利用新能源是我國21世紀的重要能源戰(zhàn)略。風(fēng)能是一種“取之不盡，用之不竭”、環(huán)境友好的可持續(xù)性能源，已受到了越來越廣泛的重視，并成為發(fā)展最快的新型能源。但是風(fēng)電具有間歇性和隨機性的固有缺點，隨著大量的風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)，勢必會對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行以及保證電能質(zhì)量帶來嚴峻挑戰(zhàn)，從而限制風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展規(guī)模。風(fēng)電場短期風(fēng)速和發(fā)電功率預(yù)測是解決該問題的有效途徑之一。中國的風(fēng)電場大都是集中的、大容量的風(fēng)電場，而且處于電網(wǎng)建設(shè)相對比較薄弱的地區(qū)，因此，中國更需要進行風(fēng)電場短期風(fēng)速和發(fā)電功率預(yù)測的研究，而發(fā)電功率的預(yù)測主要源自風(fēng)速的預(yù)測。在此背景下，選擇風(fēng)電場短期風(fēng)速預(yù)測方法作為主要研究內(nèi)容，主要包括以下幾個方面： 首先運用統(tǒng)計學(xué)方法來分析風(fēng)速的時間序列特性及其預(yù)測方法和應(yīng)用特點，說明現(xiàn)實中的風(fēng)速序列具有很強的非平穩(wěn)性。然后運用具有“數(shù)字顯微鏡”之美譽的小波變換來分析歷史紀錄的風(fēng)速數(shù)據(jù)，通過運用二進正交小波變換Mallat算法對香港和河西走廊地區(qū)風(fēng)速序列進行分解和重構(gòu)，分離出風(fēng)速序列中的低頻信息和高頻信息。對Mallat算法分解后的信號，運用最小二乘支持向量機分別進行向前一步預(yù)測，然后再把各預(yù)測結(jié)果合成，得到預(yù)測值。建立了基于小波變換和最小二乘支持向量機的短期風(fēng)速預(yù)測方法。應(yīng)用Matlab對該算法進行了仿真，仿真試驗表明，小波變換是非平穩(wěn)風(fēng)速序列時頻分析的有效工具，對風(fēng)速序列的高頻和低頻信息起到很好的分離作用；最小二乘支持向量機的應(yīng)用提高了預(yù)測的準確性。應(yīng)用香港地區(qū)與河西走廊地區(qū)小時平均風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)，驗證了方法的有效性。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，微控制器和數(shù)字信號處理器的性價比不斷提高，數(shù)字控制技術(shù)已逐步應(yīng)用于大中功率高頻開關(guān)電源。相對于傳統(tǒng)模擬控制方式，數(shù)字控制方式具有電源設(shè)計靈活、外圍控制電路少、可采用較先進的控制算法、具有較高可靠性等優(yōu)點。 高頻開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高、輸出紋波小等特點，現(xiàn)已逐步成為現(xiàn)代通訊設(shè)備的新型基礎(chǔ)電源系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)開關(guān)電源中損耗較大、超調(diào)量較大、動態(tài)性能較差等問題，本文采用基于DSP的全橋軟開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)。全橋軟開關(guān)移相控制技術(shù)由智能DSP系統(tǒng)完成，采樣信號采用差分傳輸，控制算法采用模糊自適應(yīng)PID算法，產(chǎn)生數(shù)字PWM波配合驅(qū)動電路控制全橋開關(guān)的通斷。在輸入端應(yīng)用平均電流控制法的有源功率因數(shù)校正，使輸入電流跟隨輸入電壓的波形，從而使功率因數(shù)接近1。最后通過Matlab仿真結(jié)果表明模糊自適應(yīng)PID控制算法比傳統(tǒng)PID控制算法在超調(diào)量，調(diào)節(jié)時間，動態(tài)特性等性能上具有優(yōu)越性。 論文以高頻開關(guān)電源的設(shè)計為主線，在詳細分析各部分電路原理的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)的主電路設(shè)計、輔助電路設(shè)計、控制電路設(shè)計、仿真研究、軟件實現(xiàn)。重點介紹了高頻變壓器的設(shè)計及模糊自適應(yīng)PID控制器的實現(xiàn)。并將輔助電源及控制電路制成電路板，以及在此電路板基礎(chǔ)上進行各波形分析并進行相關(guān)實驗。
上傳時間： 2013-04-24
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無功功率是影響電網(wǎng)穩(wěn)定的一個重要因素，無功補償是保證電力系統(tǒng)高效可靠運行的有效措施之一，它關(guān)系到整個電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運行。基于國內(nèi)電力市場的需求現(xiàn)狀，考慮到無功補償?shù)膶崿F(xiàn)條件和經(jīng)濟適應(yīng)性，研制出了一種基于DSPTMS320LF2407A控制的TSC型低壓動態(tài)無功補償裝置。 本文主要研究了TSC無功補償?shù)幕驹恚瑹o功補償?shù)目刂品绞胶驮恚琈ATLAB系統(tǒng)仿真以及控制器的軟、硬件的設(shè)計。在硬件設(shè)計方面，由DSPTMS320LF2407A作為主控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)自動采樣計算、無功自動調(diào)節(jié)、故障保護、數(shù)據(jù)存儲等功能，具有比傳統(tǒng)的單片機控制運算速度高，實時性好的特點。采用晶閘管控制投切電容器，完全實現(xiàn)了電容器的快速，無弧，無沖擊投切，具有優(yōu)良的性能。在軟件上，采用C語言和匯編語言混合編程。在投切原則上，與常見的功率因數(shù)控制方案相比較，采用無功功率和功率因數(shù)相結(jié)合控制方式，避免了輕載投切振蕩，使無功調(diào)節(jié)更為合理。 為了實現(xiàn)裝置應(yīng)具有的功能，本文設(shè)計并制作了較為完整的控制電路及其外圍設(shè)備的硬件電路。文中設(shè)計編寫了整個控制系統(tǒng)的控制程序，給出了控制軟件的結(jié)構(gòu)框圖。結(jié)果表明本裝置軟硬件設(shè)計合理，控制方法可行，系統(tǒng)運行可靠，達到了預(yù)期的目的。
上傳時間： 2013-07-05
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本文簡要介紹了無刷直流電動機的發(fā)展歷程和未來的發(fā)展趨勢。通過分析無刷直流電動機工作的基本原理和無刷直流電動機的數(shù)學(xué)模型，建立了基于Simulink的動態(tài)仿真模型。通過對無位置傳感器無刷直流電動機轉(zhuǎn)子位置檢測算法的分析和磁鏈與轉(zhuǎn)子位置的相應(yīng)關(guān)系的分析，本文使用磁鏈關(guān)系函數(shù)判斷轉(zhuǎn)子位置的算法，并基于Simulink建立了算法模型進行仿真分析驗證，從仿真得到的結(jié)果可知，此位置檢測算法是可行的。 @@ 在文中進行了轉(zhuǎn)矩脈動原因分析，并對換相轉(zhuǎn)矩脈動進行補償。在低速時采用電流滯環(huán)進行補償，高速時采用單斬波調(diào)制方式進行補償。通過對三段式啟動方法的分析和結(jié)合本文所采用的轉(zhuǎn)子位置檢測算法，本文采用兩步啟動方式，通過仿真分析證明是可行的。分析了經(jīng)典PID調(diào)節(jié)算法和專家PID調(diào)節(jié)算法。對傳統(tǒng)PID控制中出現(xiàn)的問題，本文把變參數(shù)PID調(diào)節(jié)算法應(yīng)用到無位置傳感器無刷直流電動機控制上。并建立了仿真模型，進行仿真分析。從仿真分析的結(jié)果可知其控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)算法。 @@ 文中介紹了TMS320LF2407A芯片和IR2130功率集成驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)和特點。在系統(tǒng)硬件設(shè)計中以TMS320LF2407A芯片為核心，設(shè)計了控制系統(tǒng)電路、功率驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路、功率管過電壓保護電路、啟動限流電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路。 @@ 在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，主要實現(xiàn)了電機的起停、轉(zhuǎn)子位置計算、轉(zhuǎn)速計算和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的功能。用DSP實現(xiàn)脈沖調(diào)制輸出和信號采樣。 @@關(guān)鍵詞：無位置傳感器；無刷直流電動機；間接位置檢測；磁鏈關(guān)系函數(shù)
標簽： DSP 無位置傳感器 控制系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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射頻功率放大器存在于各種現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的末端，所以射頻功率放大器性能的優(yōu)劣直接影響到整個通信系統(tǒng)的性能指標。如何在兼顧效率的前提下提高功放的線性度是近年來國內(nèi)外的研究熱點，在射頻功率放大器的設(shè)計過程中這是非常重要的問題。 作為發(fā)射機末端的重要模塊，射頻功率放大器的主要任務(wù)是給負載天線提供一定功率的發(fā)射信號，因此射頻功率放大器一般都工作在大信號條件下。所以設(shè)計射頻功率放大器時，器件的選型和設(shè)計方式都和一般的小信號放大器不同，尤其在寬帶射頻功率放大器的設(shè)計過程中，由于工作頻帶很寬，且要綜合考慮線性度和效率問題，所以射頻功率放大器的設(shè)計難度很大。 本文設(shè)計了一個工作頻帶為30-108MHz，增益為25dB的寬帶射頻功率放大器。由于工作頻帶較寬，輸出功率較大，線性度要求高；所以在實際的過程中采用了寬帶匹配，功率回退等技術(shù)來達到最終的設(shè)計目標。 本文首先介紹了關(guān)于射頻功率放大器的一些基礎(chǔ)理論，包括器件在射頻段的工作模型，使用傳輸線變壓器實現(xiàn)阻抗變換的基本原理，S參數(shù)等，這些是設(shè)計射頻功率放大器的基本理論依據(jù)。然后本文描述了射頻功率放大器非線性失真產(chǎn)生的原因，在此基礎(chǔ)上介紹了幾種線性化技術(shù)并做出比較。然后本文介紹了射頻功率放大器的主要技術(shù)指標并提出一種具體的設(shè)計方案，最后利用ADS軟件對設(shè)計方案進行了仿真。仿真過程包括兩個步驟，首先是進行直流仿真來確定功放管的靜態(tài)工作點，然后進行功率增益即S21的仿真并達到設(shè)計要求。
上傳時間： 2013-07-28
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隨著自動化技術(shù)的發(fā)展和城市化進程的加快，照明用電占人類總發(fā)電量的比重也越來越大，對電子鎮(zhèn)流器的要求也越來越高，即功率因數(shù)高低的要求更加明確，功率因數(shù)高低已成為綜合衡量整流設(shè)備的一個重要指標。 本次課題采用功率因數(shù)控制芯片UC3854為核心，設(shè)計了一種較寬電壓輸入范圍、固定電壓輸出的250W的AC/DC變換器。對該變換器所用的有源功率因數(shù)校正（APFC）系統(tǒng)與UC3854芯片的原理和結(jié)構(gòu)做了詳細的分析與討論，介紹了UC3854的管腳排列及功能。所設(shè)計的以UC3854為核心的有源功率因數(shù)校正器能在90V～220V的寬電壓輸入范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的380V直流電壓輸出，并使功率因數(shù)達到0.99以上。 MATLAB強大的信號分析處理能力對高效地設(shè)計APFC系統(tǒng)及整定各個環(huán)節(jié)的參數(shù)帶來了極大便利。本文同時也采用MATLAB設(shè)計實現(xiàn)了一個有源功率因數(shù)校正器的仿真，用SIMULINK已有模塊模擬了UC3854的控制過程，給出了仿真電路和波形。 本文創(chuàng)新性的將系統(tǒng)工程引入APFC電路中，將系統(tǒng)工程中的建模分析和狀態(tài)空間法應(yīng)用到此次設(shè)計的系統(tǒng)中，使得此次工程設(shè)計提升到了抽象的數(shù)學(xué)概念上。用數(shù)學(xué)模型可以表達出主電路的工作原理，從狀態(tài)空間法中找出了改變系統(tǒng)動態(tài)性能的相應(yīng)參數(shù)，為此類電路的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
標簽： 有源功率因數(shù) 校正技術(shù)
上傳時間： 2013-05-24
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由于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的固有缺陷，當單臺電源供電時，一旦發(fā)生故障可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，造成不可估計的損失。逆變電源并聯(lián)技術(shù)是提高逆變電源運行可靠性和擴大供電容量的重要手段。并聯(lián)技術(shù)可以提高逆變電源的通用性和靈活性，使系統(tǒng)設(shè)計、安裝、組合更加方便，使可靠性進一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數(shù)字控制技術(shù)，以及逆變電源的并聯(lián)控制策略，以改善逆變電源的輸出性能，提高逆變電源的可靠性，并為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供最基本的單元模塊。本系統(tǒng)采用高頻逆變技術(shù)，主電路前級采用BOOST升壓，后級采用半橋逆變電路，以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能。本文主要研究內(nèi)容如下： 1.首先介紹了當前的適合逆變電源的控制策略，分析了這些控制策略的優(yōu)缺點，介紹了當前的適用于逆變電源并聯(lián)運行的控制策略，并簡單介紹了它們的原理； 2.介紹了逆變電源無線并聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)，依據(jù)下垂并聯(lián)控制的數(shù)學(xué)模型，對并聯(lián)系統(tǒng)的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進行了詳細的分析； 3.通過對當前逆變電源控制策略的分析、研究，對所選的逆變電源主電路進行數(shù)學(xué)建模，設(shè)計了逆變電源三閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器，并通過Matlab仿真工具進行仿真，驗證了該控制策略的可行性； 4.建立了單相逆變電源無線并聯(lián)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型，并通過仿真實驗對其進行了驗證分析，結(jié)果表明：該基于下垂法控制的無線并聯(lián)方案可以使系統(tǒng)實現(xiàn)對輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制； 5.采用DSP為主控芯片，設(shè)計并制作了單相無線并聯(lián)型逆變電源樣機，給出并聯(lián)型逆變單元輸出濾波電感參數(shù)選擇的工程設(shè)計方法和原則，并對上述的三閉環(huán)控制策略進行了實驗測試，實驗結(jié)果良好。
標簽： 高頻逆變電源 并聯(lián)控制 策略
上傳時間： 2013-04-24
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隨著低壓供電系統(tǒng)中感性負荷越來越多，電網(wǎng)對無功電流的需求量急劇增加，為了提高系統(tǒng)供電質(zhì)量和供電效率，必須對電網(wǎng)進行無功補償。晶閘管投切電容器（TSC）一種簡單易行的補償措施，并已得到廣泛應(yīng)用。但是長期以來無功補償裝置中的電容器投切開關(guān)存在功能單一、使用壽命短、開關(guān)沖擊大等不足，這些不足嚴重制約了補償裝置的發(fā)展。因此開發(fā)大容量快速的集多種功能于一體的電子開關(guān)功率單元將是晶閘管投切電容器（TSC）技術(shù)中長期研究的主要內(nèi)容，具有很高的實用價值。 首先，本文回顧了投切開關(guān)的發(fā)展歷史，并指出它們存在的優(yōu)點和弊端。闡述了晶閘管投切電容器（TSC）的基本工作原理及主電路的組成和實現(xiàn)手段。 其次，提出功率單元的概念，并介紹了它的組成、功能和作用、對功率單元各個組成部分進行研究，主要包括根據(jù)系統(tǒng)電壓和電流選擇晶閘管型號、根據(jù)TSC無過渡過程原理的分析來設(shè)計過零觸發(fā)模塊、利用補償電容上的工作電壓波形設(shè)計多功能卡上的工作指示電路、故障檢測電路，根據(jù)TSC的保護特點將溫度開關(guān)串入到控制信號和冷卻風(fēng)扇電路，在溫度過高時起到對功率單元的保護作用。然后在理論及設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上制造功率單元。在已有的TSC補償裝置上對功率單元的性能進行實驗，實驗結(jié)果表明，論文所設(shè)計功率單元能很好的實現(xiàn)投切電容器的作用，還實現(xiàn)各種保護和顯示功能，提高效率和補償效果。 最后，系統(tǒng)地闡述了功率單元作為集成化開關(guān)模塊在無功補償領(lǐng)域的優(yōu)越性，并指出設(shè)計中需要完善的地方。
上傳時間： 2013-07-19
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Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，有效衰減了輸出信號帶內(nèi)的量化噪聲，提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比，它降低了對模擬電路性能指標和元件精度的要求，簡化了模擬電路的設(shè)計，降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上，基于TSMC0．18um工藝，采用1．8V工作電源，128倍的過采樣率，6．4MHz的采樣頻率，設(shè)計了一個主要應(yīng)用于音頻信號處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率達到16位。在調(diào)制器的設(shè)計中，本文采用了多級噪聲整形MASH（2-1）級聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，同時，考慮了各種非理想因素對系統(tǒng)性能的影響，在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計。并使用Cadence Spectre對模塊電路進行設(shè)計仿真，包括運放，比較器，帶隙基準電壓源，CMOS開關(guān)，非交疊時鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計中，采用了分級抽取技術(shù)，使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對各級抽取濾波器進行優(yōu)化設(shè)計。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上，采用了CIC濾波器和半帶濾波器，設(shè)計出了運算量和存儲量都相對少的三級抽取濾波器系統(tǒng)，大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達到102．3dB，滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞：Sigma-Ddta； 信噪比； 多級噪聲整形； 數(shù)字抽取濾波器
標簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時間： 2013-06-27
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統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為一種典型的FACTS裝置，綜合了FACTS元件的多種靈活控制手段，能同時或選擇地控制線路的基本參數(shù)(電壓、阻抗、相角)，也可交替地控制線路上的有功和無功潮流，還可獨立地提供可控的并聯(lián)無功補償。因此UPFC被認為是最有創(chuàng)造性，功能最強大的FACTS元件。 首先，本文詳細分析了統(tǒng)一潮流控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。采用開關(guān)函數(shù)法建立了電壓源型變流器的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了統(tǒng)一潮流控制器在abc三相坐標系和dq旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型，該模型考慮到直流環(huán)節(jié)電容儲能的動態(tài)變化過程，從而使其更適合于系統(tǒng)的動態(tài)特性分析。本文討論的UPFC控制采用基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的非線性解耦控制方案，在UPFC的精確模型下具有可快速跟蹤給定值的優(yōu)點，且在dq坐標系下可以實現(xiàn)有功和無功功率的獨立控制；在電容電壓PI調(diào)節(jié)中加入電流反饋，使其更接近真實值。 其次，本論文在分析UPFC數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了UPFC在MATLAB平臺上的仿真模型；然后利用MATLAB建立了三相環(huán)形電力系統(tǒng)，將UPFC模型應(yīng)用到該系統(tǒng)中，著重研究了UPFC對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。首先研究了UPFC對故障系統(tǒng)中電網(wǎng)功率的影響以及UPFC對提高故障系統(tǒng)功率穩(wěn)定性的作用；同時，對UPFC能夠抑制無故障系統(tǒng)中系統(tǒng)接入電網(wǎng)時的功率沖擊進行了研究。最后，通過仿真波形研究了UPFC對電網(wǎng)故障中電壓跌落的補償作用以及UPFC對正常系統(tǒng)電壓的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，UPFC可以保持故障中的系統(tǒng)電壓為正弦波。
上傳時間： 2013-04-24
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